کاتالیست جدیدی برای به اصطلاح واکنش سیر تکاملی هیدروژن بوسیله محققان در دانشگاه استانفورد ساخته شده است. این کاتالیست که از نانوذرات دی‌سولفید مولیبدن رشد یافته روی گرافن ساخته شده است، ممکن است که برای کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ در آینده، جایگزین واقعی برای پلاتین گران‌قیمیت باشد.
نانوکاتالیست جدیدی برای تولید هیدروژن
کاتالیست جدیدی برای به اصطلاح واکنش سیر تکاملی هیدروژن بوسیله محققان در
دانشگاه استانفورد ساخته شده است. این کاتالیست که از نانوذرات دی‌سولفید
مولیبدن رشد یافته روی گرافن ساخته شده است، ممکن است که برای کاربردهای
صنعتی در مقیاس بزرگ در آینده، جایگزین واقعی برای پلاتین گران‌قیمت باشد.
هیدروژن می‌تواند جایگزین زیست‌سازگاری
برای سوخت‌های فسیلی مرسوم باشد، بویژه اگر به صورت الکتروشیمیایی از آب
دریا تولید شود. با این حال قبل از آن، دانشمندان نیاز دارند که برای
افزایش راندمان واکنش هیدروژن الکتروشیمیایی (HER) کاتالیست‌های پیشرفته‌ای
بسازند. امروزه، موثرترین کاتالیست HER، آنهایی هستند که از فلزات گروه –
پلاتین ساخته می‌شوند؛ اما این فلزات گران هستند.
اکنون هونگجی دای و همکارانش نشان داده‌اند که صفحه‌های اکسید گرافن انعطاف‌پذیر
را می‌توان بعنوان یک بستر ایده‌آل برای نانوذرات دی‌سولفید مولیبدن
استفاده کرد. هیبرید دی‌سولفید مولیبدن \ اکسید گرافن احیاء شده حاصله
فعالیت الکتروکاتالیستی بسیار بالایی برای HER دارد. فعالیت این کاتالیست
بسیار بهتر از فعالیت کاتالیست‌های دی‌سولفید مولیبدن تولید شده بدون گرافن،
است.
شیب تافل HER (“Tafel”) (که نشان‌دهنده سرعت یک واکنش الکتروشیمیایی است)
برای این نانوکاتالیست برابر با ۴۱ mV/decade است که از فعالیت کاتالیست‌های
دی‌سولفید مولیبدن بسیار بیشتر است. این مقدار از تعداد زیاد سایت‌های
کناره کاتالیستی روی نانوذرات دی‌سولفید مولیبدن و این حقیقت که این ماده
با شبکه گرافنی زیرین به خوبی جفت می‌شود، ناشی شده است.
بعلاوه این کاتالیست هیبریدی اضافه‌ولتاژ کوچکی و چگالی جریان بزرگی دارد و
حتی بعد از ۱۰۰ چرخه فعال باقی می‌ماند. دای گفت که کاتالیست‌های مرسوم از
قبیل پلاتین و پالادیوم اگرچه خیلی کارآمد هستند، اما گران‌قیمیت هستند.
بواسطه داشتن عملکرد خوب و هزینه پایین این نانوکاتالیست هیبریدی، ما می‌توانیم
پیش‌بینی کنیم این کاتالیست در کاربردهای صنعتی آینده احتمالا جایگزین
فلزات گران‌قیمیت قبلی شود.
این محققان کاتالیست‌های هیبریدی خود را طی واکنش سولووترمال (solvothermal)
تتراتیومولیبدات آمونیوم – (NH4)MoS4 – و هیدرازین در محلول دی‌متیل‌فرمایدِ
اکسید گرافن در دمای ۲۰۰ درجه سلسیوس برای یک شب، ساختند. در طول این
فرآیند، اکسید گرافن به اکسید گرافن احیاء شده (RGO) و (NH4)MoS4 به دی‌سولفید
مولیبدن روی RGO بوسیله هیدرازین احیاء شدند.
جزئیات این کار تحقیقاتی در مجله‌ی Journal of the American Chemical
Society منتشر شده است.
